RU2763277C1 - Cutting assembly - Google Patents

Cutting assembly Download PDF

Info

Publication number
RU2763277C1
RU2763277C1 RU2020134404A RU2020134404A RU2763277C1 RU 2763277 C1 RU2763277 C1 RU 2763277C1 RU 2020134404 A RU2020134404 A RU 2020134404A RU 2020134404 A RU2020134404 A RU 2020134404A RU 2763277 C1 RU2763277 C1 RU 2763277C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cutting
cutting element
tool holder
cutter
cutter body
Prior art date
Application number
RU2020134404A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мэттью Джон Иан ЛИМИНГ
Вэлентайн КАНЯНТА
Хабиб САРИДИКМЕН
Original Assignee
Элемент Сикс (Юк) Лимитид
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Элемент Сикс (Юк) Лимитид filed Critical Элемент Сикс (Юк) Лимитид
Application granted granted Critical
Publication of RU2763277C1 publication Critical patent/RU2763277C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C25/00Cutting machines, i.e. for making slits approximately parallel or perpendicular to the seam
    • E21C25/52Machines incorporating two or more of the slitting means according to groups E21C25/02, E21C25/06, E21C25/16, E21C25/20 and E21C25/22
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F5/00Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
    • E02F5/02Dredgers or soil-shifting machines for special purposes for digging trenches or ditches
    • E02F5/08Dredgers or soil-shifting machines for special purposes for digging trenches or ditches with digging wheels turning round an axis
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C25/00Cutting machines, i.e. for making slits approximately parallel or perpendicular to the seam
    • E21C25/16Machines slitting solely by one or more rotating saws, cutting discs, or wheels
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C27/00Machines which completely free the mineral from the seam
    • E21C27/20Mineral freed by means not involving slitting
    • E21C27/24Mineral freed by means not involving slitting by milling means acting on the full working face, i.e. the rotary axis of the tool carrier being substantially parallel to the working face
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C35/00Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/18Mining picks; Holders therefor
    • E21C35/183Mining picks; Holders therefor with inserts or layers of wear-resisting material
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C35/00Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/18Mining picks; Holders therefor
    • E21C35/183Mining picks; Holders therefor with inserts or layers of wear-resisting material
    • E21C35/1837Mining picks; Holders therefor with inserts or layers of wear-resisting material characterised by the shape
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23DPLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D61/00Tools for sawing machines or sawing devices; Clamping devices for these tools
    • B23D61/02Circular saw blades
    • B23D61/04Circular saw blades with inserted saw teeth, i.e. the teeth being individually inserted
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C25/00Cutting machines, i.e. for making slits approximately parallel or perpendicular to the seam
    • E21C25/16Machines slitting solely by one or more rotating saws, cutting discs, or wheels
    • E21C25/18Saws; Discs; Wheels
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C35/00Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/18Mining picks; Holders therefor
    • E21C35/19Means for fixing picks or holders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Milling Processes (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)

Abstract

FIELD: cutting.
SUBSTANCE: invention relates to the cutting assembly for mining or earthmoving works. The cutting assembly of the rock cutting machine comprises: the main unit, one or more mobile support arms extending from the main unit, a spindle attached rotatably to said or each mobile support arm, a disk cutter secured relative to the spindle so that rotation of the spindle causes the corresponding rotation of the disk cutter. The disk cutter therein comprises a cutter body, a set of cutting elements, and a corresponding amount of tool holders, namely, one for each cutting element, wherein the cutting elements and tool holders are arranged around the circumferential surface of the cutter body. Each cutting element is placed in the socket of the tool holder, wherein the socket is oriented so that the cutting element is directed in a predetermined direction of rotation or thereto. The cutting element is therein cylindrical and has a flat cutting surface, said or each cutting element is a polycrystalline diamond compact (PDC), the size in the lateral direction of each cutting element is greater than the size in the lateral direction of the tool holder.
EFFECT: protection of the tool holder by the cutting element from significant wear during operation, increasing the operating life of the cutting element.
11 cl, 11 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к горным и землеройным машинам. В частности, оно относится к режущему узлу машины для выемки горных пород.The invention relates to mining and earth-moving machines. In particular, it relates to the cutting unit of a rock excavation machine.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Многочисленные типы горных пород, встречающиеся по всему миру в виде крупных месторождений, широко известны как пласты. Для выемки пластов из земли в наземных карьерах используются различные типы горного оборудования. Добыча этих пластов выполняется с использованием специального оборудования, обычно перетаскиваемого с места их расположения с помощью больших и очень мощных транспортных средств. Пласты горной породы могут иметь вес до 40 тонн (40000 кг). Обработка, например полирование, может выполняться на месте или, как вариант, пласты могут транспортироваться с места выемки для выполнения резки на куски соответствующих размеров для бытового и промышленного применения.Numerous types of rocks found throughout the world in the form of large deposits are commonly known as strata. Various types of mining equipment are used to excavate seams from the ground in surface quarries. These formations are mined using special equipment, usually hauled from their location by large and very powerful vehicles. Rock layers can weigh up to 40 tons (40,000 kg). Processing, such as polishing, may be performed on site, or alternatively, the sheets may be transported from the excavation site to be cut into pieces of appropriate sizes for domestic and industrial use.

То же самое оборудование, используемое в наземных условиях, не всегда можно использовать непосредственно в ограниченном пространстве подземной выработки.The same equipment used on land may not always be used directly in the confined space of an underground mine.

Задача изобретения заключается в создании компактного универсального режущего узла для облегчения разработки и выемки блоков геометрической и негеометрической формы конкретных горных пород и узла, который можно использовать для ведения наземных или подземных работ.The objective of the invention is to provide a compact universal cutting unit for facilitating the development and excavation of geometric and non-geometric blocks of specific rocks and a unit that can be used for ground or underground work.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Согласно изобретению режущий узел машины для выемки горных пород содержит: основной блок, одно или более подвижных опорных плеч, отходящих от основного блока, шпиндель, прикрепленный с возможностью вращения к указанному или каждому подвижному опорному плечу, дисковую фрезу, закрепленную относительно шпинделя так, что вращение шпинделя вызывает соответствующее вращение дисковой фрезы, причем дисковая фреза содержит тело фрезы, множество режущих элементов и соответствующее количество держателей инструмента, а именно, один для каждого режущего элемента, при этом режущие элементы и держатели инструмента расположены вокруг окружной поверхности тела фрезы, каждый режущий элемент размещен в гнезде держателя инструмента, гнездо ориентировано так, что режущий элемент направлен в заданном направлении вращения или к указанному направлению вращения.According to the invention, the cutting assembly of a rock excavation machine comprises: a main block, one or more movable support arms extending from the main block, a spindle rotatably attached to said or each movable support arm, a disk cutter fixed relative to the spindle so that rotation of the spindle causes the corresponding rotation of the disk cutter, and the disk cutter contains a cutter body, a plurality of cutting elements and a corresponding number of tool holders, namely, one for each cutting element, while the cutting elements and tool holders are located around the circumferential surface of the cutter body, each cutting element is placed in the seat of the tool holder, the seat is oriented so that the cutting element is directed in the specified direction of rotation or towards the specified direction of rotation.

Согласно некоторым вариантам осуществления держатели инструмента отходят радиально наружу от тела фрезы.In some embodiments, the tool holders extend radially outward from the cutter body.

Предпочтительно, передний угол режущего элемента относительно держателя инструмента составляет 10 – 30 градусов. По усмотрению, передний угол составляет приблизительно 25 градусов.Preferably, the rake angle of the cutting element relative to the tool holder is 10 to 30 degrees. Optionally, the rake angle is approximately 25 degrees.

Держатель инструмента может быть постоянно соединен с телом фрезы, например, посредством пайки твердым припоем. Как вариант, держатель инструмента может быть соединен с телом фрезы с возможностью отсоединения. Согласно варианту осуществления держатель инструмента соединен с телом фрезы с возможностью отсоединения посредством установочного штифта.The tool holder can be permanently connected to the cutter body, for example by brazing. Alternatively, the tool holder may be releasably connected to the cutter body. According to an embodiment, the tool holder is releasably connected to the cutter body by means of a locating pin.

Каждый режущий элемент может быть постоянно закреплен в гнезде посредством пайки твердым припоем. Согласно варианту осуществления режущий элемент может быть установлен в гнездо с возможностью вращения.Each cutting element can be permanently fixed in the socket by brazing. According to an embodiment, the cutting element may be rotatably mounted in the socket.

По усмотрению держатель инструмента, в общем, имеет форму усеченного конуса, если смотреть в осевом направлении, и имеет более короткую переднюю сторону по сравнению с задней стороной, причем гнездо расположено на передней стороне.Optionally, the tool holder is generally frustoconical when viewed in the axial direction and has a shorter front side than the back side, with the seat located on the front side.

По усмотрению режущий элемент является цилиндрическим и имеет плоскую режущую поверхность. Указанный или каждый режущий элемент может быть поликристаллической алмазной вставкой (PDC).Optionally, the cutting element is cylindrical and has a flat cutting surface. Said or each cutting element may be a polycrystalline diamond insert (PDC).

Согласно некоторым вариантам осуществления размер в боковом направлении каждого режущего элемента больше размера в боковом направлении держателя инструмента. Согласно таким вариантам осуществления режущий элемент по усмотрению выступает в боковом направлении за держатель инструмента, по меньшей мере, на 1 мм с каждой стороны.In some embodiments, the side dimension of each cutting element is larger than the side dimension of the tool holder. According to such embodiments, the cutting element optionally protrudes laterally beyond the tool holder by at least 1 mm on each side.

Каждый держатель инструмента может сужаться в боковом направлении внутрь от режущего элемента к телу фрезы.Each tool holder may taper laterally inwards from the cutting element towards the cutter body.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Далее приведено подробное описание изобретения только в качестве примера со ссылками на чертежи.The following is a detailed description of the invention by way of example only, with reference to the drawings.

На фиг. 1 схематично показана подземная выработка, содержащая режущий узел согласно первому варианту осуществления, являющийся частью системы горной разработки длинными забоями, причем режущий узел показан в горизонтальной ориентации, вид сверху;In FIG. 1 schematically shows an underground working comprising a cutting assembly according to the first embodiment, which is part of a longwall mining system, the cutting assembly being shown in a horizontal orientation, top view;

на фиг. 2 – система горной разработки длинными забоями на фиг. 1, вид сбоку;in fig. 2 is the longwall mining system of FIG. 1, side view;

на фиг. 3 – подземная выработка, содержащая режущий узел согласно второму варианту осуществления, являющийся частью системы горной разработки длинными забоями, причем режущий узел показан в вертикальной ориентации, вид сверху;in fig. 3 is an underground working containing a cutting assembly according to the second embodiment, which is part of a longwall mining system, with the cutting assembly shown in a vertical orientation, top view;

на фиг. 4 – система горной разработки длинными забоями на фиг. 3, вид сбоку;in fig. 4 is the longwall mining system of FIG. 3, side view;

на фиг. 5 – дисковая фреза согласно первому варианту осуществления, вид спереди;in fig. 5 is a disk cutter according to the first embodiment, front view;

на фиг. 6 – режущий элемент для использования с дисковой фрезой на фиг. 5, вид спереди;in fig. 6 is a cutting element for use with the disc cutter of FIG. 5, front view;

на фиг. 7 – режущий элемент на фиг. 6, вид сбоку;in fig. 7 - cutting element in Fig. 6, side view;

на фиг. 8 – дисковая фреза согласно второму варианту осуществления, вид в перспективе спереди;in fig. 8 is a disk cutter according to the second embodiment, a front perspective view;

на фиг. 9 – множество режущих элементов для использования с дисковой фрезой на фиг. 8, вид сбоку;in fig. 9 is a plurality of cutting elements for use with the disc cutter of FIG. 8, side view;

на фиг. 10a – первый отдельный режущий элемент на фиг. 9, вид сбоку;in fig. 10a is the first single cutting element in FIG. 9, side view;

на фиг. 10b – второй отдельный режущий элемент на фиг. 9, вид сбоку.in fig. 10b is the second separate cutting element in FIG. 9, side view.

На чертежах сходные части указаны сходными ссылочными обозначениями.In the drawings, like parts are indicated by like reference numerals.

Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention

На фиг. 1 и 2 показан обозначенный, в общем, ссылочным обозначением «10», режущий узел для разработки слоями естественных подземных горных пород 2.In FIG. 1 and 2 show, generally referred to as "10", a cutting assembly for mining layers of natural subterranean rocks 2.

Режущий узел образует часть системы 1 горной разработки длинными забоями, широко используемой в подземных выработках. Режущий узел является заменяющим для известной врубовой машины, которая работает по рабочему горизонту 4 шахты между группой регулируемых секций 6 крепи. Когда врубовая машина продвигается в направлении выработки, секции 6 крепи располагаются так, чтобы поддерживать кровлю 8 выработки непосредственно сзади врубовой машины. Сзади секций 6 крепи кровля 8 выработки обрушается относительно регулируемым образом. Загребающая лапа собирает горную массу на стороне резки и переносит ее на транспортирующую систему для последующего удаления из выработки.The cutting assembly forms part of a longwall mining system 1 commonly used in underground workings. The cutting unit is a substitute for the well-known cutter, which operates on the working horizon 4 of the mine between the group of adjustable sections 6 of the support. As the cutter advances towards the mine, the lining sections 6 are positioned so as to support the roof 8 of the run directly behind the cutter. Behind the sections 6 of the support, the roof 8 of the excavation collapses in a relatively controlled manner. The raking paw collects the rock mass on the cutting side and transfers it to the transport system for subsequent removal from the mine.

В первом варианте выполнения, показанном на фиг. 1 и 2, режущий узел 10 содержит основной блок 12, пару расположенных на расстоянии друг от друга опорных плеч 14, отходящих от основного блока 12, шпиндель 16, проходящий и установленный с возможностью вращения между парой подвижных опорных плеч 14, и множество дисковых фрез 18, зафиксированных относительно шпинделя 16.In the first embodiment shown in FIG. 1 and 2, the cutting assembly 10 comprises a main block 12, a pair of spaced support arms 14 extending from the main block 12, a spindle 16 extending and rotatably mounted between the pair of movable support arms 14, and a plurality of disc cutters 18 fixed relative to the spindle 16.

Во втором варианте выполнения, показанном на фиг. 3 и 4, от основного узла 12 отходит одно опорное плечо 14. Шпиндель 16 поддерживается в центре единственным опорным плечом 14, и множество дисковых фрез 18, распределенных с каждой стороны единственного опорного плеча 14, установлены на шпинделе 16. In the second embodiment shown in FIG. 3 and 4, a single support arm 14 extends from the main assembly 12. The spindle 16 is supported centrally by the single support arm 14, and a plurality of disc cutters 18 distributed on each side of the single support arm 14 are mounted on the spindle 16.

В другом варианте выполнения, который не показан, используется только одна дисковая фреза 18.In another embodiment, which is not shown, only one disc cutter 18 is used.

Предпочтительно, указанная или каждая дисковая фреза 18 установлена по центру (т.е. имеет центральное расположение) относительно шпинделя 16. Однако это не является существенным, и указанная или каждая дисковая фреза 18, как вариант, может быть установлена со смещением от центра относительно шпинделя 16. По усмотрению может быть использована комбинация из указанных двух расположений. Например, когда множество дисковых фрез 18 расположены последовательно, т.е. параллельно друг другу вдоль шпинделя 16, чередующиеся дисковые фрезы 18 могут быть расположены по центру относительно шпинделя 16. Центр каждой из остальных дисковых фрез 18 может быть радиально смещен от точки, в которой дисковая фреза 18 установлена относительно шпинделя 16. Могут быть применены другие комбинации.Preferably, said or each disk cutter 18 is mounted centrally (i.e., centrally located) relative to the spindle 16. However, this is not essential, and the specified or each disk cutter 18, as an option, can be installed off-center relative to the spindle 16. A combination of these two locations may be used at your discretion. For example, when a plurality of disc cutters 18 are arranged in series, i. e. parallel to each other along spindle 16, alternating disc cutters 18 may be centered relative to spindle 16. The center of each of the remaining disc cutters 18 may be radially offset from the point at which disc cutter 18 is mounted relative to spindle 16. Other combinations may be used.

Основной блок 12 действует в качестве системы транспортирования дисковой фрезы 18. Основной блок 12 является подвижным и продвигает в рабочее положение или отводит назад в нерабочее положение дисковую фрезу 18 в непосредственной близости от горной породы 2, подлежащей резке. Скорость, с которой движется основной блок 12 рядом с горной породой 2, является одной из нескольких переменных, определяющих скорость подачи режущего узла 10 в горной породе 2. Основной блок 12 (во взаимодействии с секциями 6 крепи) также может перемещаться в боковом направлении слева направо и наоборот вдоль длинного забоя горной породы 2, подлежащей разработке.The main block 12 acts as a conveyance system for the cutter 18. The main block 12 is movable and advances or retracts the cutter 18 in the vicinity of the rock 2 to be cut. The speed at which the main block 12 moves next to the rock 2 is one of several variables that determine the feed rate of the cutting assembly 10 in the rock 2. The main block 12 (in cooperation with the lining sections 6) can also move laterally from left to right. and vice versa along the longwall of rock 2 to be mined.

Каждое опорное плечо 14 выполнено с возможностью перемещения в первую и вторую ориентацию резки. В первой ориентации резки, наиболее наглядно показанной на фиг. 1 и 2, шпиндель 16 расположен горизонтально. В результате резы в горной породе 2, выполняемые дисковой фрезой 18, соответственно являются вертикальными. Во второй ориентации резки, наиболее наглядно показанной на фиг. 3 и 4, шпиндель 16 расположен вертикально. В результате резы в горной породе 2, выполняемые дисковой фрезой 18, соответственно являются горизонтальными. Первая и вторая ориентации резки могут быть возможны с любым из вышеописанных вариантов выполнения, первым или вторым.Each support arm 14 is movable in first and second cutting orientations. In the first cutting orientation, most clearly shown in FIG. 1 and 2, the spindle 16 is horizontal. As a result, the cuts in the rock 2 made by the disc cutter 18 are respectively vertical. In the second cutting orientation, most clearly shown in FIG. 3 and 4, the spindle 16 is vertical. As a result, the cuts in the rock 2 made by the disc cutter 18 are respectively horizontal. First and second cutting orientations may be possible with any of the above embodiments, first or second.

По усмотрению опорное плечо (опорные плечи) 14 также может быть подвижным, так чтобы шпиндель 16 мог находиться в рабочем состоянии в любой ориентации резки между вышеуказанными вертикальной и горизонтальной, хотя это не является существенным. Как вариант, опорное плечо (опорные плечи) 14 могут быть выполнены так, чтобы они могли перемещаться между первой и второй ориентациями резки только в полностью рабочем состоянии (т.е. дисковая фреза (дисковые фрезы) должна вращаться для облегчения резки или измельчения горной породы) в первой и второй ориентациях резки.Optionally, the support arm(s) 14 can also be movable so that the spindle 16 can be operated in any cutting orientation between the above vertical and horizontal, although this is not essential. Alternatively, the support arm(s) 14 may be configured to move between the first and second cutting orientations only when fully operational (i.e., the disc cutter(s) must be rotated to facilitate cutting or comminution of the rock. ) in the first and second cutting orientations.

Каждое опорное плечо 14 может перемещаться между первым рабочим положением и вторым рабочим положением, причем по усмотрению каждая из первой и второй ориентаций резки требуется в зависимости от глубины реза. Это показано двойной стрелкой A на фиг. 2. Например, в первом рабочем положении шпиндель 16 опускается так, чтобы он находился вблизи рабочего горизонта 4, и во втором рабочем положении шпиндель A поднимается так, чтобы он находился вблизи кровли 8 выработки.Each support arm 14 is movable between a first operating position and a second operating position, with each of the first and second cutting orientations optionally required depending on the depth of cut. This is shown by the double arrow A in FIG. 2. For example, in the first working position, the spindle 16 is lowered so that it is near the working horizon 4, and in the second working position, the spindle A is raised so that it is near the roof 8 of the working.

По усмотрению каждое опорное плечо 14 может иметь первую часть плеча, соединенную со второй частью плеча шарнирным соединением (или, как вариант, универсальным шарниром), причем каждая первая и вторая части плеча могут перемещаться независимо относительно друг друга. Эта конструкция увеличивает число степеней свободы, с которыми может функционировать режущий узел 10, и, как преимущество, улучшает его маневренность.Optionally, each support arm 14 may have a first arm portion connected to a second arm portion by an articulated joint (or, alternatively, by a universal joint), each first and second arm portions being movable independently relative to one another. This design increases the number of degrees of freedom with which the cutting assembly 10 can operate and advantageously improves its maneuverability.

Шпиндель 16 приводится в действие двигателем для вращения с конкретной частотой вращения. Мощность двигателя составляет 20 – 50 кВт на дисковую фрезу 18 в зависимости от типа выбранной дисковой фрезы 18 и требуемого усилия резания.The spindle 16 is driven by a motor to rotate at a particular speed. The motor power is 20 - 50 kW per cutter 18, depending on the type of cutter 18 selected and the required cutting force.

Как наиболее наглядно показано на фиг. 5, согласно одному варианту осуществления, дисковая фреза 18 имеет круглое тело 20 и множество режущих элементов 22, расположенных по периферии вокруг круглого тела 20. Вращение шпинделя 16 обусловливает соответствующее вращение дисковой фрезы 18. Однако дисковая фреза 18 необязательно должна быть круглой и может быть только в общем круглой, например, в зависимости от размера фреза восьмиугольной формы могла бы приблизительно соответствовать в общем круглой дисковой фрезе. Соответственно, дисковая фреза 18 может быть шестиугольной, восьмиугольной, десятиугольной и т.д. или фактически может иметь любое количество сторон, проходящих в окружном направлении.As most clearly shown in FIG. 5, according to one embodiment, the disk cutter 18 has a round body 20 and a plurality of cutting elements 22 located peripherally around the round body 20. The rotation of the spindle 16 causes the disk cutter 18 to rotate accordingly. However, the disk cutter 18 does not have to be round and can only be generally round, for example, depending on the size, an octagonal cutter could approximately correspond to a generally round disc cutter. Accordingly, the disc cutter 18 may be hexagonal, octagonal, decagonal, and so on. or, in fact, may have any number of sides extending in the circumferential direction.

Указанная или каждая дисковая фреза 18 также может содержать один или более датчиков. Эти датчики могут быть заделаны или встроены в тело 20 фрезы. Датчик может быть любым из следующих датчиков: температурным датчиком, датчиком давления, датчиком рентгеновского излучения, датчиком гамма-излучения, датчиком ускорений, датчиком, выполненным с возможностью мониторинга химизма условий резки, или датчиком для идентификации горных пород или материалов для выемки. Согласно такому варианту осуществления датчики могут быть соединены с системой сбора данных и потенциально также могут быть соединены с пакетом анализа данных в режиме онлайн или на удалении от места выполнения операции разработки/выемки.The specified or each disk cutter 18 may also contain one or more sensors. These sensors may be embedded or embedded in the body 20 of the cutter. The sensor may be any of the following sensors: a temperature sensor, a pressure sensor, an x-ray sensor, a gamma ray sensor, an acceleration sensor, a sensor capable of monitoring the chemistry of cutting conditions, or a sensor for identifying rocks or materials to cut. According to such an embodiment, the sensors may be connected to the data acquisition system and potentially also be connected to the data analysis package online or remotely from the site of the mining/excavation operation.

Согласно предпочтительному варианту осуществления на шпинделе 16 расположено множество дисковых фрез 18. Могут иметься шесть или более дисковых фрез 18. Дисковые фрезы 18 предпочтительно расположены с равным интервалом по длине шпинделя 16 между парой расположенных на расстоянии друг от друга опорных плеч 14 или с каждой стороны опорного плеча 14 в зависимости от варианта выполнения.According to a preferred embodiment, a plurality of disc cutters 18 are located on spindle 16. Six or more disc cutters 18 may be provided. shoulder 14 depending on the embodiment.

Расстояние между дисковыми фрезами 18 выбирается в зависимости от требуемой глубины реза и механических свойств, например, предела прочности на разрыв (UTS) горных пород 2, подлежащих резке, для оптимизации удельной энергии резания, которая обусловливает требуемый расход мощности. Задача состоит в том, чтобы обеспечить условия, при которых резаный материал будет обрушаться по действием собственного веса. Например, для глубины реза 0,4 м в кимберлите идеальное расстояние между соседними дисковыми фрезами составляет приблизительно 0,3 м. Однако оно может быть увеличено или уменьшено в зависимости от усилия, необходимого для обрушения. Предпочтительно, расстояние может регулироваться на месте с помощью автоматического процесса или ручного процесса. Расстояние можно регулировать дистанционно, например, с наземного пункта управления. Для прикладывания такого усилия обрушения, способствующего обрушению горной породы, можно использовать инструмент клинообразной формы.The distance between the disc cutters 18 is selected depending on the desired depth of cut and the mechanical properties, such as the tensile strength (UTS) of the rocks 2 to be cut, to optimize the specific cutting energy that determines the required power consumption. The task is to provide conditions under which the cut material will collapse under the action of its own weight. For example, for a depth of cut of 0.4 m in kimberlite, the ideal distance between adjacent disc cutters is approximately 0.3 m. However, this can be increased or decreased depending on the force required for caving. Preferably, the distance can be adjusted in situ by an automatic process or a manual process. The distance can be adjusted remotely, for example, from a ground control station. A wedge-shaped tool can be used to apply such a collapse force that promotes collapse of the rock.

Дисковые фрезы 18 распложены на расстоянии друг от друга с зазором предпочтительно 0,01–2 м, более предпочтительно 0,01–0,5 м. Еще более предпочтительно, дисковые фрезы 18 расположены с зазором 10–40 см.The disc cutters 18 are spaced at a spacing of preferably 0.01-2 m, more preferably 0.01-0.5 m. Even more preferably, the disc cutters 18 are spaced 10-40 cm apart.

Круглое тело 20 дисковой фрезы 20 выполнено из стали и имеет диаметр приблизительно 1000 мм и толщину (измеряемую в осевом направлении и в последующем описании также рассматриваемую как размер в боковом направлении) приблизительно 11 мм. Фактически, такой диаметр обеспечивает глубину реза вплоть до 400 мм. Круглое тело 20 имеет диаметр 23 отверстия под шпиндель, составляющий 60–100 мм, причем размеры и форма этого отверстия позволяют размещать в нем шпиндель 16.The round body 20 of the disk cutter 20 is made of steel and has a diameter of approximately 1000 mm and a thickness (measured in the axial direction and in the following description also referred to as a dimension in the lateral direction) of approximately 11 mm. In fact, this diameter provides a cutting depth of up to 400 mm. The round body 20 has a diameter 23 of the hole for the spindle, which is 60–100 mm, and the dimensions and shape of this hole make it possible to place the spindle 16 in it.

Диаметр (или эффективный диаметр в случае некруглых дисковых фрез) и толщину дисковой фрезы 18 выбирают соответствующим образом в зависимости от назначения режущего узла. Например, в случае прокладки кабелей требуется дисковая фреза 18 меньшего диаметра. Угловые шлифовальные машины с роботизированной рукой потребовали бы еще меньшего диаметра дисковой фрезы. Для проходки туннеля потребовалась бы дисковая фреза 18 значительно большего диаметра с соответствующей адаптацией.The diameter (or effective diameter in the case of non-circular disc cutters) and thickness of the disc cutter 18 are selected appropriately depending on the purpose of the cutting assembly. For example, in the case of cabling, a disc cutter 18 with a smaller diameter is required. Angle grinders with a robotic arm would require an even smaller cutter diameter. Tunneling would require a disc milling cutter 18 with a considerably larger diameter and appropriate adaptation.

Согласно этому варианту осуществления дисковая фреза 18 также содержит множество держателей 24 инструмента для размещения соответствующего количества режущих элементов 22. Согласно другому варианту осуществления дисковая фреза содержит один или более держателей инструмента.According to this embodiment, the disk cutter 18 also includes a plurality of tool holders 24 to accommodate a corresponding number of cutting elements 22. According to another embodiment, the disk cutter includes one or more tool holders.

Предпочтительно, хотя это и является существенным, каждый держатель 24 инструмента имеет гнездо для размещения одного режущего элемента 22. Предпочтительно, каждый держатель 24 инструмента выполнен из стали, но как вариант может содержать какой-либо металл (металлы) или карбиды или керамику на основе материалов с твердостью выше 70 HV (твердость по Виккерсу). Каждый держатель 24 инструмента может быть соединен с телом 20 фрезы на постоянной основе (например, с помощью пайки твердым припоем или сварки), как в варианте выполнения, показанном на фиг. 5, 6 и 7, или он может быть соединен с телом 20 фрезы с возможностью отсоединения посредством фиксирующего механизма, как в варианте выполнения, показанном на фиг. 8, 9 и 10a и 10b. Может быть использовано сочетание пайки твердым припоем, сварки и/или механических соединений. Как вариант, держатель (держатели) 24 инструмента может быть образован как одно целое с телом 20 дисковой фрезы 18, например, посредством ковки, порошковой металлургии и т.д.Preferably, although it is essential, each tool holder 24 has a socket for receiving one cutting element 22. Preferably, each tool holder 24 is made of steel, but may alternatively contain any metal(s) or carbides or ceramic based materials. with a hardness above 70 HV (Vickers hardness). Each tool holder 24 may be permanently connected to the cutter body 20 (eg, by brazing or welding) as in the embodiment shown in FIG. 5, 6, and 7, or it may be releasably connected to the cutter body 20 by means of a locking mechanism, as in the embodiment shown in FIG. 8, 9 and 10a and 10b. A combination of brazing, welding and/or mechanical connections may be used. Alternatively, the tool holder(s) 24 may be integrally formed with the body 20 of the cutter 18, such as by forging, powder metallurgy, and the like.

Фиксирующий механизм может содержать установочный штифт, который используется для прикрепления держателя 24 инструмента к телу 20 фрезы. Как вариант, можно использовать зажимание, горячую запрессовку и т.д.The locking mechanism may include a locating pin that is used to attach the tool holder 24 to the cutter body 20. Alternatively, clamping, hot pressing, etc. can be used.

Согласно варианту осуществления каждый режущий элемент 22 жестко или неподвижно поддерживается одним из держателей 24 инструмента. Каждый держатель 24 инструмента предпочтительно расположен на равном угловом расстоянии вокруг окружной поверхности тела 20 фрезы. Каждый режущий элемент 22 может быть закреплен на месте в или на держателе 24 инструмента с помощью пайки твердым припоем. Как вариант, указанный или каждый держатель 24 инструмента может быть выполнен с возможностью размещения с вращением режущего элемента 22. Согласно такому варианту осуществления режущий элемент 22 и держатель 24 инструмента могут быть выполнены так, чтобы режущий элемент 22 мог свободно вращаться в держателе 24 инструмента, например, со свободной посадкой, или, как вариант, мог вращаться в держателе 24 инструмента только когда режущий элемент 22 входит в контакт с горной породой, подлежащей разработке/выемке, например, с помощью переходной посадки.According to an embodiment, each cutting element 22 is rigidly or fixedly supported by one of the tool holders 24. Each tool holder 24 is preferably positioned at an equal angular distance around the circumferential surface of the cutter body 20. Each cutting element 22 may be secured in place in or on the tool holder 24 by brazing. Alternatively, either or each tool holder 24 may be configured to rotate the cutting element 22. In such an embodiment, the cutting element 22 and the tool holder 24 may be configured such that the cutting element 22 is free to rotate in the tool holder 24, for example , with a loose fit, or alternatively could rotate in the tool holder 24 only when the cutting element 22 comes into contact with the rock to be excavated/excavated, for example, using a transition fit.

Каждый из режущих элементов 22 содержит твердый износостойкий материал с твердостью 130 HV и выше. Режущий элемент 22 предпочтительно содержит сверхтвердый материал, выбранный из группы, состоящей из кубического нитрида бора, алмаза, алмазоподобного материала или их комбинаций, но вместо этого может содержать твердый материал, например, карбид вольфрама. Режущий элемент 22 может содержать подложку из цементированного карбида, к которой присоединен сверхтвердый материал.Each of the cutting elements 22 contains a hard wear-resistant material with a hardness of 130 HV and above. The cutting element 22 preferably contains an ultra-hard material selected from the group consisting of cubic boron nitride, diamond, diamond-like material, or combinations thereof, but may instead contain a hard material, such as tungsten carbide. The cutting element 22 may comprise a cemented carbide backing to which a superhard material is bonded.

Согласно варианту осуществления режущие элементы 22 являются поликристаллическими алмазными вставками (PDC), широко используемыми в области бурения нефтяных и газовых скважин. Такие PDC часто являются цилиндрическими и обычно содержат алмазный слой, соединенный спеканием со стальной или карбидной подложкой.In an embodiment, the cutting elements 22 are polycrystalline diamond (PDC) inserts commonly used in the field of oil and gas drilling. Such PDCs are often cylindrical and typically contain a diamond layer sintered to a steel or carbide substrate.

PDC имеет диаметр 6–30 мм, предпочтительно, 8–25 мм. Например, PDC может иметь диаметр 13 мм, или 16 мм, или 19 мм. Предпочтительно, PDC имеет диаметр 16 мм. В дисковой фрезе можно использовать комбинацию диаметров.The PDC has a diameter of 6-30 mm, preferably 8-25 mm. For example, the PDC may have a diameter of 13 mm, or 16 mm, or 19 mm. Preferably, the PDC has a diameter of 16 mm. In a disc cutter, a combination of diameters can be used.

Каждая PDC может иметь скосы, двойные скосы или множество скосов.Each PDC may have bevels, double bevels, or multiple bevels.

Каждая PDC может содержать полированную режущую поверхность или может быть, по меньшей мере, частично отполирована.Each PDC may comprise a polished cutting surface or may be at least partially polished.

Как вариант, в отличие от традиционной PDC режущий элемент 22 может быть 3-D фрезой. Ударный конец режущего элемента 22 может быть коническим, пирамидальным, баллистическим, долотообразным или полусферическим. Ударный конец может быть усеченным с плоской вершиной или неусеченным. Ударный конец может быть осесимметричным или асимметричным. В сочетании с аспектом этого изобретения может использоваться любая форма режущего элемента 22. Примеры таких фасонных фрез приведены в документах WO2014/049162 и WO2013/092346.Alternatively, the cutting element 22 may be a 3-D cutter, in contrast to a conventional PDC. The impact end of the cutting element 22 may be conical, pyramidal, ballistic, chisel-shaped or hemispherical. The impact end may be truncated with a flat top or non-truncated. The impact end may be axisymmetric or asymmetric. Any form of cutter 22 may be used in conjunction with an aspect of this invention. Examples of such cutters are given in WO2014/049162 and WO2013/092346.

В первом варианте выполнения держателя 24 инструмента, как показано на фиг. 5, 6 и 7, каждый держатель 24 инструмента, в общем, имеет форму усеченного конуса, если смотреть в осевом направлении (см. фиг. 6). Каждый держатель 24 инструмента имеет переднюю сторону 26 и заднюю сторону 28, причем каждый режущий элемент 22 расположен в гнезде 30 на передней стороне 26 держателя 24 инструмента. Каждое гнездо 30 расположено под углом, так что режущий элемент 22 обращен по касательной (или, в общем, направлен к) в заданном направлении вращения. Это, в частности, пригодно для PDC, которые имеют плоскую основную режущую поверхность 32. Благодаря гнезду режущая кромка 33 режущего элемента 22 может быть ориентирована в диапазоне углов относительно тела 20 фрезы, что отличается от традиционного подхода, когда имеющиеся режущие элементы 22 направлены исключительно наружу в радиальном или осевом направлении в сторону поверхности горной породы. Это обеспечивает большую гибкость для получения требуемого угла резки без необходимости модификации конструктивного исполнения ударного конца режущего элемента.In the first embodiment of the tool holder 24, as shown in FIG. 5, 6 and 7, each tool holder 24 is generally frustoconical in shape when viewed in the axial direction (see FIG. 6). Each tool holder 24 has a front side 26 and a back side 28, with each cutting element 22 located in a socket 30 on the front side 26 of the tool holder 24. Each seat 30 is angled so that the cutting element 22 faces tangentially (or more generally towards) in a predetermined direction of rotation. This is particularly suitable for PDCs that have a flat main cutting surface 32. Due to the socket, the cutting edge 33 of the cutting element 22 can be oriented in a range of angles relative to the cutter body 20, which is different from the traditional approach where the existing cutting elements 22 are directed exclusively outward. in a radial or axial direction towards the rock surface. This provides greater flexibility to obtain the desired cutting angle without the need to modify the design of the impact end of the cutting element.

Кроме того, наличие гнезда для размещения отдельного режущего элемента 22 означает, что как преимущество, избыточный запас PDC может быть использован и полезен в новом применении, тем самым, уменьшая оборотные средства компании.In addition, the provision of a pocket to accommodate a separate cutting element 22 means that, as an advantage, excess PDC stock can be used and useful in a new application, thereby reducing the company's working capital.

По усмотрению главный передний угол режущего элемента составляет 25 – 30 градусов. По усмотрению главный передний угол составляет 25 градусов. По усмотрению главный передний угол может быть положительным или отрицательным.Optionally, the main rake angle of the cutting element is 25 to 30 degrees. Optionally, the main rake angle is 25 degrees. The leading rake angle can be positive or negative as desired.

Передняя сторона 26 держателя 24 инструмента, в общем, короче задней стороны 28, что обеспечивает значительную заднюю конструкционную опору для режущего элемента 22 во время использования. Держатель 24 инструмента, в частности, задняя сторона держателя 24 инструмента в направлении вращения поглощает значительную долю ударной нагрузки во время эксплуатации и уменьшает риск «выскакивания» режущего элемента 22 из тела 20 фрезы и его утери.The front side 26 of the tool holder 24 is generally shorter than the rear side 28, which provides significant rear structural support for the cutting element 22 during use. The tool holder 24, in particular the rear side of the tool holder 24 in the direction of rotation absorbs a significant amount of shock during operation and reduces the risk of the cutting element 22 "jumping" out of the cutter body 20 and being lost.

Предпочтительно, гнездо полностью поддерживает заднюю поверхность (т.е. поверхность, которая, в общем, является противоположной по отношению к режущей поверхности 32) режущего элемента 22.Preferably, the socket fully supports the back surface (i.e., the surface that is generally opposite to the cutting surface 32) of the cutting element 22.

На виде сбоку (см. фиг. 7) каждый держатель 24 инструмента имеет переменное боковое сечение. Каждый держатель 24 инструмента сужается в боковом направлении внутрь от головки 34 держателя 24 инструмента рядом с режущим элементом 22 к основанию 36 рядом с круглым телом 20.In the side view (see FIG. 7), each tool holder 24 has a variable side section. Each tool holder 24 tapers laterally inward from the head 34 of the tool holder 24 adjacent to the cutting element 22 to a base 36 adjacent to the round body 20.

Размер в боковом направлении (наиболее наглядно показано на фиг. 7) каждого режущего инструмента 22 больше, чем размер в боковом направлении держателя 24 инструмента. Эта выступающая часть защищает держатель 24 инструмента от значительного износа во время эксплуатации. Предпочтительно. толщина (т.е. размер в боковом направлении) держателя 24 инструмента составляет приблизительно 14 мм. Согласно этому варианту осуществления режущий элемент 22 выступает за держатель 24 инструмента приблизительно на 1 мм с каждой стороны. Это обеспечивает, что именно режущий элемент 22, а не держатель 24 инструмента или тело 20 фрезы подвергается основному износу во время использования. Выступ препятствует трению держателя 24 инструмента о горные породы 2. В случае трения может быть использовано твердое покрытие или многослойное покрытие.The lateral dimension (most clearly shown in FIG. 7) of each cutting tool 22 is larger than the lateral dimension of the tool holder 24. This protruding part protects the tool holder 24 from significant wear during operation. Preferably. the thickness (i.e., dimension in the lateral direction) of the tool holder 24 is approximately 14 mm. According to this embodiment, the cutting element 22 protrudes from the tool holder 24 by approximately 1 mm on each side. This ensures that it is the cutting element 22 and not the tool holder 24 or the cutter body 20 that is subjected to most of the wear during use. The protrusion prevents the tool holder 24 from rubbing against the rocks 2. In case of friction, a hard coating or multi-layer coating can be used.

Во втором варианте выполнения держателя 24 инструмента, как показано на фиг. 8 и 9, следующие один за другим держатели 24 инструмента смещены в боковом направлении относительно тела 20 фрезы. Как показано на фиг. 10a и 10b, каждый держатель 24 инструмента имеет небольшой излом в одну сторону. Другими словами, дальняя часть 24a держателя 24 инструмента смещена в боковом направлении относительно тела 20 фрезы и ближней части 24b держателя 24 инструмента. Дальняя и ближняя части 24a, 24b являются продолговатыми в боковом направлении. Дальняя и ближняя части 24a, 24b держателя 24 инструмента сходятся на пересечении, обозначенном, в общем, как ссылочное обозначение «38». Направление бокового смещения является или первым направлением, проходящим по оси от одной стороны тела 20 фрезы, или вторым противоположным направлением, проходящим от другой стороны тела 20 фрезы. На фиг. 10a держатель 24 инструмента имеет излом вправо, и на фиг. 10b держатель 24 инструмента имеет излом влево. Пересечение 38 может быть резким изменением направления, например, резким изгибом, или продолжительным изменением направления, например, дугой. Пересечение 38 может содержать среднюю часть, соединяющую дальнюю часть 24a с ближней частью 24b.In the second embodiment of the tool holder 24, as shown in FIG. 8 and 9, successive tool holders 24 are laterally displaced relative to the cutter body 20. As shown in FIG. 10a and 10b, each tool holder 24 has a slight kink to one side. In other words, the distal portion 24a of the tool holder 24 is laterally offset from the cutter body 20 and the proximal portion 24b of the tool holder 24. The distal and proximal parts 24a, 24b are oblong in the lateral direction. The distal and proximal portions 24a, 24b of the tool holder 24 converge at an intersection indicated generally as reference "38". The lateral displacement direction is either a first direction extending axially from one side of the cutter body 20 or a second opposite direction extending from the other side of the cutter body 20. In FIG. 10a, the tool holder 24 is kinked to the right, and in FIG. 10b, the tool holder 24 has a kink to the left. Intersection 38 may be an abrupt change in direction, such as a sharp bend, or a prolonged change in direction, such as an arc. Intersection 38 may include a middle portion connecting the distal portion 24a to the proximal portion 24b.

Как вариант, ближняя часть 24b может быть смещена в боковом направлении относительно тела 20 фрезы, в то время как дальняя часть 24a может быть выровнена с телом 20 фрезы. Однако, поскольку, режущий элемент 22 расположен на дальней части 24a держателя 24 инструмента, первая упомянутая конструкция является предпочтительной.Alternatively, the proximal portion 24b may be laterally offset from the cutter body 20 while the distal portion 24a may be aligned with the cutter body 20. However, since the cutting member 22 is disposed on the distal portion 24a of the tool holder 24, the first mentioned structure is preferable.

Направление бокового смещения следующих один за другим держателей 24 инструмента чередуется вдоль окружной поверхности 40 тела 20 фрезы. Преимущество такой конструкции состоит в том, что она увеличивает эффективную площадь резки режущих элементов 22 во время вращения круглого тела 20 независимо от размера режущего элемента 22. Также облегчается быстрая и легкая замена отдельного держателя 24 инструмента во время технического обслуживания и ремонта без необходимости удаления всего тела 20 фрезы. Кроме того, указанная конструкция способствует уменьшению эрозии тела 20 фрезы (иногда называемой «размывом тела»), обусловленной течением резаной горной породы за режущим узлом 10.The direction of lateral displacement of successive tool holders 24 alternates along the circumferential surface 40 of the cutter body 20 . This design has the advantage that it increases the effective cutting area of the cutting elements 22 during rotation of the round body 20, regardless of the size of the cutting element 22. It also facilitates quick and easy replacement of the individual tool holder 24 during maintenance and repair without the need to remove the entire body. 20 cutters. In addition, this design helps to reduce the erosion of the cutter body 20 (sometimes referred to as "body washout") caused by the flow of cut rock behind the cutting assembly 10.

Режущий узел 10 может дополнительно содержать материал для повышения твердости поверхности (не показан). Материал для повышения твердости поверхности может содержать карбид с низкой температурой плавления (LMC), характеризующийся железной основой. Примеры материалов описаны в патентных документах US8968834, US8846207 и US8753755, хотя вместо них могут использоваться другие износостойкие материалы. Задачей материала для повышения твердости поверхности является ограничение «размыва» тела 20 фрезы. Материал для повышения твердости поверхности может находиться при вращении за держателем 24 инструмента рядом с задней стороной 28. Если держатели 24 инструмента расположены на расстоянии друг от друга, материал для повышения твердости поверхности может быть расположен в теле 20 фрезы или на нем между следующими друг за другом держателями 24 инструмента. Кроме того или как вариант, материал для повышения твердости поверхности может иметься на задней стороне 28. Кроме того или как вариант, материал для повышения твердости поверхности может иметься на передней стороне 26. Материал для повышения твердости поверхности может иметься на передней стороне 26, задней стороне 28 и окружной поверхности 40. Место расположения материала для повышения твердости поверхности на теле 20 фрезы и/или держателе 24 инструмента зависит от конкретных условий и выбирается в зависимости от природы горных пород, разрабатываемых в этом месте.The cutting assembly 10 may further comprise a surface hardening material (not shown). The surface hardening material may contain a low melting point carbide (LMC) having an iron base. Examples of materials are described in US8968834, US8846207 and US8753755, although other wear resistant materials may be used instead. The purpose of the material to increase the surface hardness is to limit the "washout" of the body 20 of the cutter. The surface hardening material may be rotated behind the tool holder 24 near the rear side 28. If the tool holders 24 are spaced apart, the surface hardening material may be located in or on the cutter body 20 between successive holders of 24 tools. Additionally or alternatively, the surface hardening material may be present on the rear side 28. Additionally or alternatively, the surface hardening material may be present on the front side 26. The surface hardening material may be present on the front side 26, the back side 28 and circumferential surface 40. The location of the surface hardening material on the cutter body 20 and/or tool holder 24 depends on the specific conditions and is selected depending on the nature of the rocks being mined at that location.

Во время эксплуатации дисковая фреза 18 входит в контакт с горными породами 2, и вращение шпинделя 16 и, следовательно, его дисковой фрезы (дисковых фрез) обусловливает разрезание горных пород 2 слоями. Режущий узел 10 разрезает горную породу 2 слоями, например, образуя чистые перпендикулярные резы приблизительно 16 мм, в зависимости от размера выбранных режущих элементов 22. Резаная горная порода обрушается или под действием собственного веса или с помощью вспомогательного расклинивающего усилия, например, посредством клинообразного инструмента.During operation, the disc cutter 18 comes into contact with the rocks 2 and the rotation of the spindle 16 and hence its disc cutter(s) causes the rock to be cut in 2 layers. The cutter assembly 10 cuts the rock in 2 layers, for example, producing clean perpendicular cuts of approximately 16 mm, depending on the size of the cutters 22 selected.

Несмотря на то, что выше были описаны несколько применений режущего узла, его особо эффективным применением является проходка тоннеля. Для образования нового подземного тоннеля обычно используется тоннелепроходческая машина (TBM). TBM хорошо известным образом образует тоннель цилиндрической формы. Если тоннель предназначен для движения автотранспорта или пешеходов, и существует возможность получения тоннеля круглого сечения, нижняя часть тоннеля должна содержать новое горизонтальное полотно. Фактически, диаметр тоннеля имеет очень большую величину. Излишний материал горной породы подлежит выемке для создания фактически необходимого используемого пространства в пределах верхней части тоннеля, что увеличивает расходы на проходку тоннеля не только из-за того, что TBM бо̀льших габаритов требует большего расхода режущих концов режущих элементов, чем TBM меньших габаритов, но также потому, что операция проходки тоннеля требует значительно больше времени. Кроме того, для строительства нового полотна требуется дополнительный материал. Благодаря описанному режущему узлу может быть построен тоннель меньшего сечения с получением требуемой формы верхнего тоннеля. Режущий узел следует за TBM меньших габаритов для формирования нижней половины тоннеля и получения полотна, перпендикулярного стенкам, удаляя значительно меньше материала, чем TBM бо̀льших габаритов.Although several applications of the cutting assembly have been described above, tunneling is a particularly effective application. A tunnel boring machine (TBM) is usually used to create a new underground tunnel. The TBM forms a cylindrical tunnel in a well-known manner. If the tunnel is intended for vehicular or pedestrian traffic and it is possible to obtain a circular tunnel, the lower part of the tunnel should contain a new horizontal canvas. In fact, the diameter of the tunnel is very large. Excess rock material must be excavated to create the actual usable space within the top of the tunnel, which increases the cost of tunneling not only because a larger TBM requires more cutter ends than a smaller TBM, but also because the operation of tunneling requires much more time. In addition, additional material is required to build a new canvas. Thanks to the described cutting unit, a tunnel of smaller cross section can be built to obtain the desired shape of the upper tunnel. The cutting assembly follows the smaller TBMs to form the bottom half of the tunnel and produce a blade perpendicular to the walls, removing significantly less material than the larger TBMs.

Несмотря на то, что изобретение было детально пояснено и описано со ссылкой на варианты осуществления, специалистам в этой области следует принять во внимание, что может быть выполнен ряд изменений формы и конструкции без отклонения от объема изобретения, как определено в формуле изобретения.While the invention has been explained and described in detail with reference to embodiments, those skilled in the art should appreciate that a number of changes in form and construction may be made without departing from the scope of the invention as defined in the claims.

Например, во втором варианте выполнения режущего узла, несмотря на то, что было описано только одно опорное плечо 14, могут иметься два расположенных на расстоянии друг от друга опорных плеча 14 или большее их количество.For example, in the second embodiment of the cutting assembly, although only one support arm 14 has been described, there may be two or more spaced support arms 14.

Например, два описанных здесь варианта выполнения включают в себя множество дисковых фрез 18, смонтированных на шпинделе 16. Это не является обязательным, и может быть использована одна дисковая фреза 18.For example, the two embodiments described herein include a plurality of disc cutters 18 mounted on a spindle 16. This is optional and a single disc cutter 18 may be used.

Например, вместо использования комбинации объединенных попарно режущих элементов 22 и держателей 24 инструмента режущие элементы могут быть встроены непосредственно в тело дисковой фрезы 18 на ее периферийном крае, тем самым исключая необходимость использования промежуточного держателя 24 инструмента.For example, instead of using a combination of paired cutting elements 22 and tool holders 24, the cutting elements can be built directly into the body of the disk cutter 18 at its peripheral edge, thereby eliminating the need for an intermediate tool holder 24.

Например, указанный или каждый режущий элемент может содержать кристаллический алмаз вместо поликристаллического алмазного материала.For example, said or each cutting element may contain crystalline diamond instead of polycrystalline diamond material.

Например, режущий элемент 22 может содержать алмаз или металл с нанесенной абразивной крошкой или может быть выполнен на основе керамики.For example, the cutting element 22 may comprise a diamond or a metal coated with abrasive grit, or may be ceramic-based.

Несмотря на то, что режущий узел 10 был описан как оборудование, полезное для работы под землей, он равным образом может использоваться при наземных работах, например, в открытом карьере.While the cutting assembly 10 has been described as being useful for underground work, it can equally well be used in surface operations, such as in an open pit.

Кроме того, указанный узел в малогабаритном исполнении может использоваться для рытья микротраншей в проезжей части и мостовых, например, для прокладки оптоволоконных кабелей малого диаметра. В этом случае режущий узел 10 врезается в асфальт и бетон, а не в горную породу. Согласно такому варианту осуществления диаметр тела 20 фрезы составляет порядка 300 мм, причем толщина тела фрезы в боковом направлении составляет до 20 мм, и режущие элементы имеют соответствующие размеры. Изобретение позволяет выполнять рез на глубину приблизительно 50 – 100 мм.In addition, this small-sized assembly can be used for digging micro-trenches in the roadway and bridges, for example, for laying small-diameter fiber optic cables. In this case, the cutting unit 10 cuts into asphalt and concrete, and not into rock. According to such an embodiment, the diameter of the cutter body 20 is in the order of 300 mm, the thickness of the cutter body in the lateral direction is up to 20 mm, and the cutting elements are of appropriate dimensions. The invention allows cutting to a depth of approximately 50 - 100 mm.

Далее приведено краткое пояснение определенных используемых терминов и понятий.The following is a brief explanation of certain terms and concepts used.

В контексте описания материал поликристаллической алмазной вставки (PDC) содержит множество алмазных зерен, значительное число которых непосредственно взаимно связаны друг с другом, и в которых содержание алмаза составляет приблизительно 80 объемных процентов материала. Промежутки между алмазными зернами могут быть, по существу, пустыми или они могут быть, по меньшей мере, частично заполнены сыпучим наполнителем или они могут быть, по существу, пустыми. Сыпучий наполнитель может содержать способствующий спеканию материал.As used herein, a polycrystalline diamond insert (PDC) material contains a plurality of diamond grains, a significant number of which are directly mutually bonded to each other, and in which the diamond content is approximately 80 volume percent of the material. The interstices between the diamond grains may be substantially empty, or they may be at least partially filled with particulate filler, or they may be substantially empty. The particulate filler may contain a sintering aid.

Поликристаллический кубический нитрид бора (PCBN) содержит зерна кубического нитрида бора (cBN), диспергированные внутри матрицы, содержащей металл, полуметалл и/или керамический материал. Например, PCBN может содержать, по меньшей мере, 30 объемных процентов зерен cBN, диспергированных в материале связующей матрицы, включающем в себя Ti-содержащий состав, например, карбонитрид титана, и/или Al-содержащий состав, например, нитрид алюминия, и/или составы, содержащие металл, такой как Co и/или W. Некоторые модификации (или «сорта») PCBN могут содержать, по меньшей мере, 80 объемных процентов или даже, по меньшей мере, 85 объемных процентов зерен cBN.Polycrystalline cubic boron nitride (PCBN) contains grains of cubic boron nitride (cBN) dispersed within a matrix containing metal, semi-metal and/or ceramic material. For example, the PCBN may contain at least 30 volume percent cBN grains dispersed in a matrix material comprising a Ti-containing composition, for example, titanium carbonitride, and/or an Al-containing composition, for example, aluminum nitride, and/ or compounds containing a metal such as Co and/or W. Certain modifications (or "grades") of PCBN may contain at least 80 volume percent or even at least 85 volume percent cBN grains.

Claims (19)

1. Режущий узел машины для выемки горных пород, содержащий:1. The cutting unit of the machine for excavation of rocks, containing: основной блок,main block, одно или более подвижных опорных плеч, отходящих от основного блока,one or more movable support arms extending from the main block, шпиндель, прикрепленный с возможностью вращения к указанному или каждому подвижному опорному плечу,a spindle rotatably attached to said or each movable support arm, дисковую фрезу, закрепленную относительно шпинделя так, что вращение шпинделя вызывает соответствующее вращение дисковой фрезы,a disk cutter fixed relative to the spindle so that the rotation of the spindle causes a corresponding rotation of the disk cutter, причем дисковая фреза содержит тело фрезы, множество режущих элементов и соответствующее количество держателей инструмента, а именно, один для каждого режущего элемента, при этом режущие элементы и держатели инструмента расположены вокруг окружной поверхности тела фрезы,moreover, the disk cutter contains a cutter body, a plurality of cutting elements and a corresponding number of tool holders, namely, one for each cutting element, while the cutting elements and tool holders are located around the circumferential surface of the cutter body, каждый режущий элемент размещен в гнезде держателя инструмента,each cutting element is placed in the tool holder socket, гнездо ориентировано так, что режущий элемент направлен в заданном направлении вращения или к нему;the socket is oriented so that the cutting element is directed in or towards a given direction of rotation; при этом режущий элемент является цилиндрическим и имеет плоскую режущую поверхность, указанный или каждый режущий элемент является поликристаллической алмазной вставкой (PDC), размер в боковом направлении каждого режущего элемента больше размера в боковом направлении держателя инструмента.wherein the cutting element is cylindrical and has a flat cutting surface, said or each cutting element is a polycrystalline diamond insert (PDC), the size in the lateral direction of each cutting element is larger than the size in the lateral direction of the tool holder. 2. Режущий узел по п. 1, в котором держатели инструмента отходят радиально наружу от тела фрезы.2. A cutting assembly according to claim 1, wherein the tool holders extend radially outward from the cutter body. 3. Режущий узел по п. 1 или 2, в котором передний угол режущего элемента относительно держателя инструмента составляет 10–30 градусов.3. The cutting assembly according to claim 1 or 2, in which the front angle of the cutting element relative to the tool holder is 10-30 degrees. 4. Режущий узел по п. 3, в котором передний угол составляет 25 градусов.4. The cutting unit according to claim 3, in which the front angle is 25 degrees. 5. Режущий узел по любому из пп. 1–4, в котором держатель инструмента постоянно соединен с телом фрезы, например, посредством пайки твердым припоем.5. The cutting unit according to any one of paragraphs. 1-4, in which the tool holder is permanently connected to the cutter body, for example by brazing. 6. Режущий узел по любому из пп. 1–4, в котором держатель инструмента соединен с телом фрезы с возможностью отсоединения.6. The cutting unit according to any one of paragraphs. 1-4, in which the tool holder is detachably connected to the cutter body. 7. Режущий узел по п. 6, в котором держатель инструмента соединен с телом фрезы с возможностью отсоединения посредством установочного штифта.7. The cutting assembly of claim 6, wherein the tool holder is releasably connected to the cutter body by means of a locating pin. 8. Режущий узел по любому из пп. 1–7, в котором каждый режущий элемент постоянно закреплен в гнезде, например, посредством пайки твердым припоем.8. The cutting unit according to any one of paragraphs. 1-7, in which each cutting element is permanently fixed in the socket, for example by brazing. 9. Режущий узел по любому из пп. 1–8, в котором держатель инструмента, в общем, имеет форму усеченного конуса, если смотреть в осевом направлении, и имеет более короткую переднюю сторону по сравнению с задней стороной, причем гнездо расположено на передней стороне.9. The cutting unit according to any one of paragraphs. 1-8, in which the tool holder is generally frustoconical when viewed in the axial direction and has a shorter front side than the back side, with the socket located on the front side. 10. Режущий узел по любому из пп. 1–9, в котором режущий элемент выступает в боковом направлении за держатель инструмента, по меньшей мере, на 1 мм с каждой стороны.10. The cutting unit according to any one of paragraphs. 1-9, in which the cutting element protrudes laterally beyond the tool holder by at least 1 mm on each side. 11. Режущий узел по любому из пп. 1–10, в котором каждый держатель инструмента сужается в боковом направлении внутрь от режущего элемента к телу фрезы.11. The cutting unit according to any one of paragraphs. 1-10, in which each tool holder tapers laterally inward from the cutting element towards the cutter body.
RU2020134404A 2018-03-23 2019-03-21 Cutting assembly RU2763277C1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB1804696.1A GB201804696D0 (en) 2018-03-23 2018-03-23 Rock cutting machine
GB1804696.1 2018-03-23
PCT/EP2019/057143 WO2019180169A1 (en) 2018-03-23 2019-03-21 Cutting assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2763277C1 true RU2763277C1 (en) 2021-12-28

Family

ID=62068038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020134404A RU2763277C1 (en) 2018-03-23 2019-03-21 Cutting assembly

Country Status (12)

Country Link
US (1) US11391148B2 (en)
EP (1) EP3768946B1 (en)
JP (1) JP7091467B2 (en)
CN (1) CN112074649B (en)
AU (1) AU2019237186B2 (en)
CA (1) CA3094561C (en)
CL (1) CL2020002437A1 (en)
GB (2) GB201804696D0 (en)
PE (1) PE20210260A1 (en)
RU (1) RU2763277C1 (en)
WO (1) WO2019180169A1 (en)
ZA (1) ZA202005814B (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7402340B2 (en) * 2019-12-04 2023-12-20 エレメント、シックス、(ユーケー)、リミテッド Disc cutter and groove cutter
GB202005021D0 (en) 2020-04-06 2020-05-20 Element Six Uk Ltd Disk cutter
GB202107145D0 (en) 2021-05-19 2021-06-30 Element Six Uk Ltd Disc cutter
GB202107149D0 (en) 2021-05-19 2021-06-30 Element Six Uk Ltd Disc cutter
GB202107150D0 (en) 2021-05-19 2021-06-30 Element Six Uk Ltd Disc cutter
GB202107142D0 (en) 2021-05-19 2021-06-30 Element Six Uk Ltd Disc cutter
GB202107143D0 (en) 2021-05-19 2021-06-30 Element Six Uk Ltd Disc cutter
GB202107144D0 (en) 2021-05-19 2021-06-30 Element Six Uk Ltd Disc cutter

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3614164A (en) * 1969-08-01 1971-10-19 Carmet Co The Mine tool adapter
SU727846A2 (en) * 1977-10-21 1980-04-15 Марийский Политехнический Институт Им.М.Горького Bit-securing device
SU1375144A3 (en) * 1984-02-08 1988-02-15 Геверкшафт Эйзенхютте Вестфалия (Фирма) Arrangement for securing cutter, in particular for coal plough
US4755004A (en) * 1986-11-14 1988-07-05 Palmquist Roger A Rotary rocksaw device
US20080149224A1 (en) * 2006-11-02 2008-06-26 Kappel Gary W Indexable stump cutter tooth
US20090302668A1 (en) * 2006-01-25 2009-12-10 Taiga Investments Pty Limited Holder for holding a tooth on a body of a cutting blade or grinding drum for cutting or grinding rock or hard earth formations
WO2010050872A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Atlas Copco Rock Drills Ab Method and device for working rock
EA016278B1 (en) * 2007-07-02 2012-03-30 Дзе Юниверсити Оф Сидней Cutting tip and tool
RU156374U1 (en) * 2015-04-14 2015-11-10 Сергей Артурович Прокопенко CUTTER FOR MOUNTAIN AND ROAD MACHINES
RU2580342C2 (en) * 2010-12-03 2016-04-10 Виртген Гмбх Tool holder and lower part of tool for tool holder

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US428951A (en) * 1890-05-27 richards
GB205529A (en) * 1922-06-13 1923-10-15 Thomas Martin Corbett Improvements in and relating to coal-cutting machines and like machines
US3751114A (en) * 1971-09-22 1973-08-07 Carmet Co Cutter bit and block
JPS5021505A (en) * 1973-06-29 1975-03-07
US4216832A (en) 1976-06-24 1980-08-12 Kennametal Inc. Furrowing tool
JPH06185292A (en) * 1992-12-18 1994-07-05 Taisei Corp Excavating machine
US6213931B1 (en) * 1999-12-09 2001-04-10 Dennis Tool Company Stump grinding tooth
WO2001088322A1 (en) * 2000-05-18 2001-11-22 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Cutting tool and method of using same
AU750553B2 (en) * 2000-08-07 2002-07-18 Albert Daniel Dawood A coal and rock cutting picks
EP1291490A3 (en) * 2001-09-06 2003-05-21 Bechem, Hannelore Excavating tool for rock, minerals etc
US7036890B2 (en) * 2003-12-31 2006-05-02 Kennametal Inc. Core breaker for an earth strata cutting assembly
GB0816836D0 (en) 2008-09-15 2008-10-22 Element Six Holding Gmbh Steel wear part with hard facing
US8720609B2 (en) * 2008-10-13 2014-05-13 Baker Hughes Incorporated Drill bit with continuously sharp edge cutting elements
CA2742849A1 (en) * 2008-11-07 2010-05-14 Bradken Resources Pty Limited Mounting for a replaceable tool
ES2883121T3 (en) * 2009-07-23 2021-12-07 Charles Machine Works Trencher system
US20110068616A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 Kennametal Inc. Rotatable cutting tool with hard cutting member
GB201011583D0 (en) 2010-07-09 2010-08-25 Element Six Holding Gmbh Hard face structure
GB201122187D0 (en) 2011-12-22 2012-02-01 Element Six Abrasives Sa Super-hard tip for a pick tool and pick tool comprising same
WO2013140198A1 (en) * 2012-03-22 2013-09-26 Syntec Diamond Tools, Inc. Cutting blade apparatus and methods
GB201217433D0 (en) 2012-09-28 2012-11-14 Element Six Gmbh Strike tip for a pick tool, assembly comprising same and method for using same
GB2514884A (en) * 2013-03-15 2014-12-10 Joy Mm Delaware Inc Cutter head for longwall shearer
WO2014186293A1 (en) * 2013-05-16 2014-11-20 Us Synthetic Corporation Shear cutter pick milling system
EP3068597B1 (en) * 2013-11-15 2022-01-05 Vermeer Manufacturing Company Cutting tooth system

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3614164A (en) * 1969-08-01 1971-10-19 Carmet Co The Mine tool adapter
SU727846A2 (en) * 1977-10-21 1980-04-15 Марийский Политехнический Институт Им.М.Горького Bit-securing device
SU1375144A3 (en) * 1984-02-08 1988-02-15 Геверкшафт Эйзенхютте Вестфалия (Фирма) Arrangement for securing cutter, in particular for coal plough
US4755004A (en) * 1986-11-14 1988-07-05 Palmquist Roger A Rotary rocksaw device
US20090302668A1 (en) * 2006-01-25 2009-12-10 Taiga Investments Pty Limited Holder for holding a tooth on a body of a cutting blade or grinding drum for cutting or grinding rock or hard earth formations
US20080149224A1 (en) * 2006-11-02 2008-06-26 Kappel Gary W Indexable stump cutter tooth
EA016278B1 (en) * 2007-07-02 2012-03-30 Дзе Юниверсити Оф Сидней Cutting tip and tool
WO2010050872A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Atlas Copco Rock Drills Ab Method and device for working rock
RU2580342C2 (en) * 2010-12-03 2016-04-10 Виртген Гмбх Tool holder and lower part of tool for tool holder
RU156374U1 (en) * 2015-04-14 2015-11-10 Сергей Артурович Прокопенко CUTTER FOR MOUNTAIN AND ROAD MACHINES

Also Published As

Publication number Publication date
EP3768946A1 (en) 2021-01-27
CA3094561A1 (en) 2019-09-26
US11391148B2 (en) 2022-07-19
GB201804696D0 (en) 2018-05-09
GB201903893D0 (en) 2019-05-08
CN112074649B (en) 2022-11-15
ZA202005814B (en) 2023-02-22
PE20210260A1 (en) 2021-02-10
CL2020002437A1 (en) 2021-03-12
US20210010371A1 (en) 2021-01-14
AU2019237186B2 (en) 2022-03-03
JP2021516300A (en) 2021-07-01
JP7091467B2 (en) 2022-06-27
GB2572263A (en) 2019-09-25
BR112020018979A2 (en) 2021-03-30
EP3768946B1 (en) 2024-03-13
WO2019180169A1 (en) 2019-09-26
AU2019237186A1 (en) 2020-10-15
CA3094561C (en) 2023-03-14
GB2572263B (en) 2021-03-03
CN112074649A (en) 2020-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2763277C1 (en) Cutting assembly
US20210032988A1 (en) Cutting assembly
US20210003006A1 (en) Cutting assembly
AU2020395849B2 (en) Disk cutter
GB2589435A (en) Cutting assembly
GB2582395A (en) Cutting assembly
WO2020187428A1 (en) Cutting assembly
BR112020018979B1 (en) CUTTING SET FOR ROCK EXCAVATION MACHINE
JP2023520601A (en) disc cutter